超轻矿物泡沫制造技术

生产矿物泡沫的方法，包括以下步骤：(i)分别制备水泥浆和水基泡沫，其中水泥浆包含水(W)和波特兰水泥(C)以及硅酸钙水合物结晶晶种；(ii)使水泥浆与水基泡沫接触以获得泡沫水泥浆；(iii)浇铸泡沫水泥浆并使其固化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】超轻矿物泡沫本专利技术涉及具有波特兰(Portland)水泥基底的超轻矿物泡沫(mineralfoam)，涉及这种矿物泡沫的生产方法并涉及包含这些泡沫的建筑元件。一般而言，矿物泡沫特别是水泥泡沫由于其性质，如其热绝缘性质、其隔音性质、其耐久性、其耐火性和其易实施性(easyimplementation)，非常有利于许多应用。矿物泡沫是泡沫形式的材料。这种材料通常由于其孔或空的空间而比典型的混凝土更轻量。这些孔或空的空间是由于矿物泡沫中存在空气，并且它们可能是气泡的形式。超轻泡沫被理解为通常具有20和300kg/m3之间的其干燥状态密度的泡沫。当将矿物泡沫倒入元件中时，矿物泡沫可能由于矿物泡沫中缺乏稳定性而塌陷，例如在其放置期间或其固化(set)之前塌陷。这样的问题可能是由于聚结现象、Ostwald熟化现象、静水压力或排水(draining)现象，后者尤其在显要高度的元件的情况下更大。因此，生产矿物泡沫的困难是生产减少这些塌陷问题的稳定的矿物泡沫。然而，用于提供足够稳定的矿物泡沫的已知方法需要包含许多添加剂并且实现起来困难且成本高的水泥组合物。在US5,696,1741中，已经提出了同时使用(i)阳离子和(ii)阴离子组分以获得矿物泡沫。这种水泥泡沫包含硬脂酸铵作为阴离子组分和名为ArquadT的阳离子组分。申请WO2013/150148描述了基于包含不同掺合物的水泥的矿物泡沫。这些泡沫可以包含铝酸钙水泥以便允许快速固化，或者除了波特兰水泥之外还包含细的矿物组分。尽管如此，用这种方法达到的最低密度大多限于100kg/m3。专利申请WO2011/086333描述了基于铝水泥的矿物泡沫。这些水泥的高反应性确实允许形成稳定均匀的矿物泡沫，但是高成本和高反应性导致该专利技术在许多情况下难以被使用者使用。为了满足使用者的要求，已经必须找到超轻和高稳定性矿物泡沫的配方，其实现(realisation)简单并且成本很低。此外，本专利技术意图解决的问题是找到用于稳定和超轻矿物泡沫的配方，该矿物泡沫在当泡沫垂直倾倒时不塌陷，并且其实现是相对轻松并且成本很低的。本专利技术涉及生产矿物泡沫的方法，包括以下步骤：(i)分别制备水泥浆和水基泡沫(aqueousfoam)，其中水泥浆包含水(W)和波特兰水泥(C)以及硅酸钙水合物(CSH)结晶晶种；(ii)使水泥浆与水基泡沫接触以获得泡沫水泥(foamedcement)浆；(iii)浇铸(cast)泡沫水泥浆并使其固化。根据本专利技术的另一个特征，提供了通过本专利技术方法获得或可获得的矿物泡沫。根据本专利技术的泡沫可以用作建筑材料或绝缘材料。例如，矿物泡沫可以倾倒在两块石膏板之间，或两个砖墙之间或两个承重混凝土墙之间。本专利技术还涉及包含根据本专利技术的矿物泡沫的建筑元件。本专利技术提供的方法具有以下特征中的一个或多个：该方法是通用的，也就是说它使得可以由任何类型的水泥生产稳定的矿物泡沫；该方法容易实施；该方法可以容易地输送到任何地点或工作地点；该方法使得可以以连续的方式实施(implement)矿物泡沫。因此可以连续生产矿物泡沫并且不中断地倾倒这种泡沫。生产根据本专利技术的矿物泡沫的方法可以用于不连续或连续的系统中。本专利技术提供的矿物泡沫具有以下特征中的一个或多个：根据本专利技术的矿物泡沫具有优异的稳定性。特别是，可以获得当泡沫垂直地或从相当高的高度倾倒时不塌陷或仅非常轻微地塌陷的泡沫。例如，根据本专利技术的矿物泡沫当从大于或等于2米的高度垂直倾倒时不塌陷或仅非常轻微地塌陷；根据本专利技术的矿物泡沫具有优异的热性质，并且特别是非常低的导热率。降低建筑材料的导热率是非常理想的，因为这使得可以为住宅和办公建筑物获得热能的节约。此外，这种减少使得可以减少热桥，特别是在几层高并且使用室内热绝缘设计的建筑物的建造中。特别是中间地板上的热桥减少。水泥是包含至少50重量%的CaO和SiO2的水硬性粘合剂。因此，除CaO和SO2之外，水泥可以含有其它组分，特别是矿渣、硅粉(silicafume)、火山灰(天然和煅烧)、飞尘(flyash)(硅质和钙质)和/或石灰石。用于本专利技术的波特兰水泥可以是任何类型的波特兰水泥，无论其化学组成如何，并且特别是无论其碱含量如何。因此，本专利技术的优点之一是不必选择特定类型的波特兰水泥。有利地，本专利技术中使用的波特兰水泥选自市场上容易获得的水泥。本专利技术步骤(i)中使用的合适的水泥优选为根据2012年4月的欧洲NFEN197-1标准描述的水泥或其混合物，优选CEMI、CEMII、CEMIII、CEMIV或CEMV类型的水泥。步骤(i)中制备的水泥浆的水/水泥比(重量/重量比)优选为0.25至0.5，更优选0.28至0.35，特别是0.29。水/水泥比可能变化，例如由于使用矿物颗粒时矿物颗粒的需水量而变化。水/水泥比定义为水(W)的质量与干燥的波特兰水泥质量(C)的比。步骤(i)中制备的水泥浆可以包含减水剂，例如增塑剂或超增塑剂。减水剂使得可以将给定可加工性(workability)的混合水量减少通常10-15%。作为减水剂的例子，可以提及木素磺酸盐(lignosulphonates)、羟基羧酸、碳水化合物和其它特定的有机化合物，例如甘油、聚乙烯醇、铝-甲基-硅羧基酸钠(sodiumalumino-methyl-siliconate)、磺胺酸和酪蛋白，如ConcreteAdmixturesHandbook(混凝土掺合物手册),PropertiesScienceandTechnology(性质科学和技术),V.S.Ramachandran,NoyesPublications,1984中所述。超增塑剂属于一类新型减水剂，对于给定的可加工性，能够减少混合水的水含量约30%质量。作为超增塑剂的例子，可以提到没有防泡剂的PCP超增塑剂。根据本专利技术将术语“PCP”或“聚氧聚羧酸盐(polyoxypolycarboxylate)”理解为丙烯酸或甲基丙烯酸与它们的聚氧乙烯(POE)的酯的共聚物。优选地，所述水泥浆包含0.05至1%，更优选0.05至0.5%的减水剂、增塑剂或超增塑剂，百分比以相对于干燥水泥质量的质量百分比表示。优选地，水泥浆不包含防泡剂或具有使空气/液体乳液不稳定的性质的任何试剂。某些商业上的超增塑剂可含有防泡剂，因此这些超增塑剂不适用于用于生产根据本专利技术的矿物泡沫的水泥浆。优选地，用于生产根据本专利技术的矿物泡沫的水泥浆包含0.05至2.5重量%的促凝剂(accelerator)，以相对于干燥水泥质量的干燥质量表示。根据本专利技术的实施方案，其它添加剂可以添加到水泥浆或水基泡沫中。这样的添加剂可以是增稠剂、增粘剂、加气剂、缓凝剂(settingretarders)、有色颜料、中空玻璃珠、成膜剂、疏水剂或去污染剂(例如沸石或二氧化钛)、胶乳、有机或矿物纤维、矿物添加剂或它们的混合物。优选地，添加剂不包含任何消泡剂。表述“增稠剂”通常理解为使得可使不均匀的物理相保持平衡或促进这种平衡的任何化合物。合适的增稠剂优选为胶，纤维素或其衍生物，例如纤维素醚或羧甲基纤维素，淀粉或其衍生物，明胶，琼脂，角叉菜胶或膨润土粘土。根据本专利技术的实施方案，用于生产根据本专利技术的矿物泡沫的水泥浆可以进一步包含矿物颗粒。优选地，用于生产根据本专利技术的矿物本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.生产矿物泡沫的方法，包括以下步骤：(i)分别制备水泥浆和水基泡沫，其中水泥浆包含水(W)和波特兰水泥(C)以及硅酸钙水合物结晶晶种；(ii)使水泥浆与水基泡沫接触以获得泡沫水泥浆；(iii)浇铸泡沫水泥浆并使其固化，其中矿物泡沫基本上不含平均直径D50

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.12.04 EP 15306941.41.生产矿物泡沫的方法，包括以下步骤：(i)分别制备水泥浆和水基泡沫，其中水泥浆包含水(W)和波特兰水泥(C)以及硅酸钙水合物结晶晶种；(ii)使水泥浆与水基泡沫接触以获得泡沫水泥浆；(iii)浇铸泡沫水泥浆并使其固化，其中矿物泡沫基本上不含平均直径D50<2μm的颗粒。2.根据权利要求1的方法，其特征在于硅酸钙水合物结晶晶种包含硅酸钙水合物颗粒。3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于所述硅酸钙水合物结晶晶种以水悬浮液的形式存在。4.根据权利要求1、2或3的方法，其特征在于硅酸钙水合物结晶晶种以占波特兰水泥重量的干燥硅酸钙水合物计0.5-7%的量，优选以占波特兰水泥重量的干燥硅酸钙水合物计0.5-5%的量，更优选以占波特兰水泥重量的干燥硅酸钙水合物计0.7-3%的量存在。5.根据权利要求1至4中任一项的方法，其特征在于步骤(i)中制备的水基泡沫的气泡的D50小于或等于400μm。6.根据权利要求1至5中任一项的方法，其特征在于步骤(ii)包括将水泥浆和水基泡沫引入静态混合器以获得泡沫水泥浆。7.根据权利要求1至6中任一项的方法，其特征在于步骤(i)中使用0.28-0.35的W/C比(重量/重量比)。8.根据权利要求1至7中任一项的方法，其特征在于所述波特兰水泥是CEMI、CEMII、CEMIII、CEMIV或CEMV型的水泥。9.根据权利要求1至8中任一项的方法，其特征在于所述波特兰水泥具有3000–10000c...

【专利技术属性】
技术研发人员：P博斯特，S萨比奥，C朝米里亚特，H洛姆博伊斯布尔格，
申请(专利权)人：霍尔辛姆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：瑞士,CH